CN105024021B - 一种并联式风冷电池箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联式风冷电池箱，包括电池模组，进出风口，其特征在于：电池箱还包括框架和悬梁，电池模组装在悬梁上，相互之间留有间隙，还包括送风器，吸风器，送风器上开有多个送风孔，电池模组与送风器和吸风器之间分别留有间隙，电池模组内的电池为竖立放置。本发明可以有效解决电池包电池散热和温度均衡问题，从而提高电池包的寿命。

Description

一种并联式风冷电池箱

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车电池包的结构设计。

背景技术

电池包作为电动汽车上装载电池的储能元件，是电动汽车的关键部件，直接影响到电动汽车的性能。通常电动车上的装载空间有限，所需电池数目较大，电池在电池包内通常以模组为单位紧密排列连接。当车辆连续运行时，电池会产生大量热量，使电池温度升高。通常电池包内各电池的温度是不均衡的，会影响到电池的一致性，最终会影响到整个电池包的使用寿命。如何控制电池包中各电池的温度在允许的范围内工作，并保持各电池温度的均衡，一直是本行业的一个技术挑战。目前常用的方法是在电池包内增加冷却结构或装置，包括风冷和液冷。由于液冷成本高，技术复杂，并会增加电池包的重量，目前风冷是更加常用的技术。但风冷也存在流场不易控制，电池冷却不易均衡的问题。风冷方式包括两种：串联式风冷和并联式风冷。串联式是指冷风沿一定的风道依次经过各电池模组并对其进行冷却；并联式是指冷风可同时经过各电池模组并对其冷却。目前冷却效果好，且实用化的风冷设计还很少见。本发明提出了一种新型的并联式风冷电池箱设计，可以较好解决电池箱内电池散热和温度均衡的问题，从而可提高电池包的使用寿命。

发明内容

为解决电池箱内电池散热和温度均衡问题，本发明采用以下设计结构：

一种并联式风冷电池箱，包括电池，电池模组，所述电池箱由壁板，底板，盖板等包围成封闭结构，所述壁板上开有进出风口，其特征在于：所述电池箱还包括框架，悬梁，所述电池箱的壁板，底板，盖板和悬梁均装在所述框架上，所述电池箱的下部装有送风器，上部装有吸风器，所述送风器通过进风管与所述电池箱上的进风口连通，所述吸风器通过出风管与所述电池箱上的出风口连通，所述送风器的上表面上开有多个送风孔，所述吸风器上开有吸风孔，所述各电池模组之间留有间隙，所述各电池模组内的电池为竖立放置。

所述悬梁，是指离开底板一定距离，沿电池箱长度方向或宽度方向横跨电池箱空间的横梁。所述电池竖立放置，是指电池的大面垂直于水平面。所述悬梁和框架的结构，见图4，图5。

根据以上设计的电池箱，所述各电池模组装在所述电池箱的悬梁上，各层模组交错排列，相互之间保持间隔，所述各电池模组在竖直方向均位于所述送风器和所述吸风器之间。见图2，图10。

所述电池箱内的电池模组可以装一层，也可以装两层或三层。当所述模组为两层以上时，各层模组按交错方式排列，可使各层模组受风尽可能均匀。

根据以上设计的电池箱，所述送风器为平板式结构，内部还设有挡风板，所述挡风板的高度为所述送风器内部高度的5-70％。见图8。

根据以上设计的电池箱，所述送风器的长度，为所述电池箱内底板净长度的40-100％。

所述送风器的长度，是指将所述送风器装入所述电池箱后，其在所述电池箱长度方向的尺寸。所述电池箱内底板的净长度，是指所述电池箱装完各壁板后，从电池箱内部可见到的底板的长度尺寸。

根据以上设计的电池箱，当所述送风器的长度小于所述电池箱内底板的净长度时，所述送风器的中心点位置处于所述电池箱底板或所述电池箱模组区域沿长度方向的中点区域内。

所述送风器的中心点位置处于所述电池箱底板沿长度方向的中点区域内，是指所述送风器的中心点在所述电池箱底板上的投影，落在以所述电池箱底板沿长度方向的中点线为中点线，长度为所述底板净长度的1/2的带形区域内。见图12。

所述电池箱模组区域，是指所述电池箱底板上的一个包含了所有箱内模组在所述电池箱底板上的投影的最小矩形区域。

所述送风器的中心点位置处于所述电池箱模组区域沿长度方向的中点区域内，是指所述送风器的中心点在所述电池箱底板上的投影，落在以所述电池箱模组区域沿长度方向的中点线为中点线，长度为所述箱模组区域长度的1/2的带形区域内。见图18。

根据以上设计的电池箱，所述送风器的宽度为所述电池箱内底板净宽度的40-100％。

所述送风器的宽度，是指将所述送风器装入所述电池箱后，其在所述电池箱宽度方向的尺寸。

根据以上设计的电池箱，当所述送风器的宽度小于所述电池箱内底板的净宽度时，所述送风器的中心点位置处于所述电池箱底板或所述电池箱内模组区域沿宽度方向的中点区域内。

所述送风器的中心点位置处于所述电池箱底板沿宽度方向的中点区域内，是指所述送风器的中心点在所述电池箱底板上的投影，落在以所述电池箱底板沿宽度方向的中点线为中点线，宽度为所述底板的净宽度的1/2的带形区域内。见图13。

所述送风器的中心点位置处于所述电池箱模组区域沿宽度方向的中点区域内，是指所述送风器的中心点在所述电池箱底板上的投影，落在以所述电池箱模组区域沿宽度方向的中点线为中点线，宽度为所述模组区域宽度的1/2的带形区域内。见图19。

根据以上设计的电池箱，所述送风器上的送风孔按对称或匀布方式排布。所述对称排布，是指按送风器的中线左右对称或前后对称的方式排布。

根据以上设计的电池箱，所述进风管与所述送风器相连通的送风器进风口设在所述送风器的中部。见图15。

根据以上设计的电池箱，所述悬梁采用螺栓连接或插接方式安装在所述框架上。

所述送风器可以做成独立的，也可用隔板与所述电池箱的底板相围而成。所述送风器，吸风器以及相关风管均可采用工程塑料等非金属材料制成，可减轻重量。

所述电池箱内根据需要，也可设置一些挡风板，以改善流场。

附图说明

图1为实施例1的电池箱外形示意图；

图2为图1中A--A剖面图；

图3为实施例1的电池箱去掉壁板和盖板的结构示意图；

图4为实施例1的电池箱框架及悬梁的结构示意图；

图5为实施例1的电池箱框架的结构示意图；

图6为实施例1的电池箱去掉壁板、盖板、底板和框架的结构示意图；

图7为实施例1的送风器的结构示意图；

图8为图7中B--B剖面图；

图9为实施例1的吸风器的结构示意图；

图10为实施例2的电池箱剖面图；

图11为实施例2的电池箱悬梁与框架的接插结构局部放大图；

图12为实施例2的送风器中心点长度方向位置图；

图13为实施例2的送风器中心点宽度方向位置图；

图14为实施例2的送风器中心点位置图；

图15为实施例2的送风器的结构示意图；

图16为实施例2的吸风器的结构示意图；

图17为实施例3的电池箱剖面图；

图18为实施例3的送风器中心点长度方向位置图；

图19为实施例3的送风器中心点宽度方向位置图；

图20为实施例3的送风器中心点位置图；

图21为实施例3的吸风器的结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

11电池箱 12壁板 13盖板

14电池箱进风口 15电池箱出风口 16底板

21框架 22框架插槽 31悬梁

32悬梁螺孔 33悬梁插槽 41送风器

42进风管 43送风孔 44挡风板

45送风器进风口 51吸风器 52出风管

53吸风孔 61电池 62电池模组

H送风器41中心点在电池箱11内底板上的投影点

K1电池箱11内底板沿长度方向的中点区域

K2电池箱11内底板沿宽度方向的中点区域

K电池箱11内底板沿长度方向的中点区域K1和沿宽度方向的中点区域K2的重叠区域

M1电池箱11模组区域N沿长度方向的中点区域

M2电池箱11模组区域N沿宽度方向的中点区域

M电池箱11模组区域N沿长度方向的中点区域M1和沿宽度方向的中点区域M2的重叠区域

N电池箱11模组区域

P电池箱11模组区域N沿长度方向的中点线

Q电池箱11模组区域N沿宽度方向的中点线

R电池箱11内底板沿长度方向的中点线

S电池箱11内底板沿宽度方向的中点线

实施例1

图1是一个并联式风冷电池箱设计的结构示意图，图2是图1中A--A剖面图。本例并联式风冷电池箱11包括壁板12、盖板13、底板16、框架21、悬梁31、送风器41、吸风器51、电池61和电池模组62。壁板12上还设置有电池箱进风口14和电池箱出风口15。送风器41为平板式结构，上面设置有进风管42、送风孔43和挡风板44。吸风器51上设置有出风管52和吸风孔53(见图9)。电池箱11整体除电池箱进风口14和电池箱出风口15外是一个密闭结构。

图3为本例并联式风冷电池箱11去掉壁板12和盖板13的结构示意图。本例中并联式风冷电池箱11中，电池模组62为一层结构，安装在悬梁31上，相互之间留有间隙。电池模组62的下面装有送风器41，送风器41的上表面上开有多个送风孔43，送风器41通过进风管42与电池箱11上的进风口14连通。电池模组62的上面装有吸风器51，吸风器51上开有吸风孔53，吸风器通过出风管52与电池箱11的出风口15连通。电池模组62与送风器41和吸风器51之间分别留有间隙。

图4为电池箱框架21及悬梁31的结构示意图。

图5为电池箱框架21的结构示意图。

图6为电池箱11去掉壁板12、箱盖13、底板16和框架21的结构示意图。

如图4、图6所示，本例中悬梁31的端部设有悬梁螺孔32，悬梁31采用螺栓连接的方式安装在框架21上。

图7为送风器41的结构示意图。送风器41上设置有进风管42、送风孔43和挡风板44。在本例中，送风器41与进风管42相连通的送风器进风口45设在送风器41的中部(见图7)。本例中，送风器41的长度X为电池箱11内底板净长度Y的100％，送风器41的宽度Z为电池箱11内底板净宽度W的100％，送风器41为矩形平板式结构。

图8为图7中B--B剖面图。在本例中，送风器41内的挡风板44的高度U为送风器41内部高度V的70％。

图9为吸风器51的结构示意图。在本例中，吸风器51为方形平板结构。吸风器51上设置有出风管52和吸风孔53。吸风器51与出风管52的连接口设在吸风器51端部。

本例中，电池模组62内的电池61为竖立放置。

本例所述并联式风冷电池箱11在使用时，外部的冷空气从电池箱进风口14进入送风器41的进风管42，然后经挡风板44和送风孔43分散后，向上穿过电池模组62之间的间隙，进入上方吸风器51的吸风孔53，最终经出风管52流通至电池箱出风口15流出。经过这样的空气流动，各电池模组62中的电池61得到均匀冷却，温度趋于保持一致，温差降低，有效解决了电池包电池散热和温度均衡问题，从而提高电池包的寿命。

实施例2

本例与实施例1的区别在于：

在本例中，并联式风冷电池箱11内的电池模组62为两层结构，交错放置并安装在悬梁31上(见图10)。

在本例中，悬梁31的端部设有悬梁插槽33，悬梁31采用插接的方式与框架插槽22配合安装在框架21上(见图11)。

在本例中，送风器41的长度X为电池箱11内底板净长度Y的40％(见图12)。送风器41的宽度Z为电池箱11内底板净宽度W的40％(见图13)。

如图12所示，电池箱11内底板沿长度方向的中点区域K1(阴影部分)，是以电池箱11内底板沿长度方向的中点线R为中点线，长度a为电池箱11内底板净长度Y的1/2的带形区域。在本例中，送风器41的中心点在电池箱11内底板上的投影点H，落在区域K1的中点线R上，处于区域K1内。

如图13所示，电池箱11内底板沿宽度方向的中点区域K2(阴影部分)，是以电池箱11内底板沿宽度方向的中点线S为中点线，宽度b为内底板净宽度W的1/2的带形区域。在本例中，送风器41的中心点在电池箱11内底板上的投影点H落在区域K2的中点线S上，处于区域K2内。

即在本例中，送风器41的中心点在电池箱11内底板上的投影点H处于电池箱11内底板沿长度方向的中点区域K1和沿宽度方向的中点区域K2的重叠区域K(阴影部分)内，并与中点线R和中点线S的交点重合(见图14)。

在本例中，送风器41与进风管42连通的送风器进风口45设在送风器41的中部(见图15)。

在本例中，送风器41上设置的挡风板44的高度U为送风器41内部高度V的5％。

在本例中，吸风器51为圆形平板结构。吸风器51上设置有吸风孔53(见图16)。

本例中的并联式风冷电池箱11在使用时，外部的冷空气从电池箱进风口14进入送风器41的进风管42，然后经挡风板44和送风孔43分散后，向上穿过电池模组62之间的间隙，进入上方吸风器51的吸风孔53，最终经出风管52流通至电池箱出风口15流出。经过这样的空气流动，各电池模组62中的电池61得到均匀冷却，温度趋于保持一致，温差降低，有效解决了电池包电池散热和温度均衡问题，从而提高电池包的寿命。

实施例3

本例与实施例1的区别在于：

在本例中，并联式风冷电池箱11内的电池模组62为三层结构，各层模组交错放置并安装在悬梁31上(见图17)。

在本例中，送风器41的长度X为电池箱11内底板净长度Y的70％(见图18)。

送风器41的宽度Z为电池箱11内底板净宽度W的60％(见图19)。

如图18所示，电池箱11模组区域N沿长度方向的中点区域M1(阴影部分)，是以电池箱11模组区域N沿长度方向的中点线P为中点线，长度e为模组区域N长度c的1/2的带形区域。在本例中，送风器41的中心点在电池箱11内底板上的投影点H到中点线P的距离i为模组区域N长度c的1/10，位于模组区域N沿长度方向的中点区域M1内。

如图19所示，电池箱11模组区域N沿宽度方向的中点区域M2(阴影部分)，是以电池箱11模组区域N沿宽度方向的中点线Q为中点线，宽度f为模组区域N宽度d的1/2的带形区域。在本例中，送风器41的中心点在电池箱11内底板上的投影点H到中点线Q的距离j为模组区域N宽度d的1/15，位于模组区域N沿宽度方向的中点区域M2内。

即在本例中，送风器41的中心点在电池箱11内底板上的投影点H处于电池箱11模组区域N沿长度方向的中点区域M1和沿宽度方向的中点区域M2的重叠区域M(阴影部分)内(见图20)。

在本例中，送风器41上设置的挡风板44的高度U为送风器41内部高度V的40％。

在本例中，吸风器51为长条形平板结构，吸风器51与出风管52的连接口设在吸风器51的中部，吸风器51上设置有吸风孔53(见图21)。

本例中的并联式风冷电池箱11在使用时，外部的冷空气从电池箱进风口14进入送风器41的进风管42，然后经挡风板44和送风孔43分散后，向上穿过电池模组62之间的间隙，进入上方吸风器51的吸风孔53，最终经出风管52流通至电池箱出风口15流出。经过这样的空气流动，各电池模组62中的电池61得到均匀冷却，温度趋于保持一致，温差降低，有效解决了电池包电池散热和温度均衡问题，从而提高电池包的寿命。

Claims (4)

1.一种并联式风冷电池箱，包括电池，电池模组，所述电池箱由壁板，底板，盖板包围成封闭结构，所述壁板上开有进出风口，其特征在于：所述电池箱还包括框架，悬梁，所述电池箱的壁板，底板，盖板和悬梁均装在所述框架上，所述电池箱的下部装有送风器，上部装有吸风器，所述送风器通过进风管与所述电池箱上的进风口连通，所述吸风器通过出风管与所述电池箱上的出风口连通，所述送风器的上表面上开有多个送风孔，所述吸风器上开有吸风孔，所述送风器为平板式结构，内部设有挡风板，所述挡风板的高度为所述送风器内部高度的5-70％，所述各电池模组之间留有间隙，所述各电池模组内的电池为竖立放置，所述各电池模组装在所述电池箱的悬梁上，所述电池箱内的电池模组装一到三层，当所述模组装二层以上时，各层模组交错排列，相互之间保持间隔，所述各电池模组在竖直方向均位于所述送风器和所述吸风器之间,所述送风器的长度，为所述电池箱内底板净长度的40-100％,所述送风器的宽度为所述电池箱内底板净宽度的40-100％，当所述送风器的长度小于所述电池箱内底板的净长度时，所述送风器的中心点位置处于所述电池箱底板或所述电池箱模组区域沿长度方向的中点区域内，当所述送风器的宽度小于所述电池箱内底板的净宽度时，所述送风器的中心点位置处于所述电池箱底板或所述电池箱内模组区域沿宽度方向的中点区域内，所述吸风器位于所述电池箱顶层的中部区域。

2.根据权利要求1所述的电池箱，所述送风器上的送风孔按对称或匀布方式排布。

3.根据权利要求2所述的电池箱，所述进风管与所述送风器相连通的送风器进风口设在所述送风器的中部。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电池箱，所述悬梁采用螺栓连接或插接方式安装在所述框架上。